本實(shí)用新型涉及納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展，柔性儲(chǔ)能裝置因具有厚度薄、質(zhì)量輕、柔韌性好、可拉伸等特點(diǎn)，逐步應(yīng)用于可折疊設(shè)備、可穿戴性傳感器、植入性醫(yī)療設(shè)備、電加熱接觸電極材料等。一般導(dǎo)電電極材料采用一種高導(dǎo)電背膠的金屬箔或?qū)щ姴?，其?dǎo)電背膠和導(dǎo)電基材組成完整的導(dǎo)電體，可以與任何金屬以粘結(jié)方式，完成電搭接和縫隙的電封閉。但是目前導(dǎo)電膠仍然存在以下問(wèn)題：電導(dǎo)率偏低，目前大多數(shù)導(dǎo)電膠的體積電阻率仍維持在10^-3～10^-4Ω·cm，與釬料接頭(l.5×l0^-5Ω·cm)的體積電阻率相比仍有很大差距，并且導(dǎo)熱性差，這就限制了導(dǎo)電膠在功率元件上的使用；接觸電阻穩(wěn)定性差，在濕熱環(huán)境中，導(dǎo)電膠接頭的接觸電阻隨時(shí)間延長(zhǎng)而迅速升高；粘接的力學(xué)性能較差；導(dǎo)電填料(如銀粉導(dǎo)電膠中的銀等)易遷移；柔性比較差。上述缺點(diǎn)在很大程度上限制了導(dǎo)電膠在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)，其包括：

包括：彼此復(fù)合的碳納米管薄膜層、金屬層及導(dǎo)電膠層，其中，所述金屬層至少設(shè)于所述碳納米管薄膜層的一個(gè)表面上，所述導(dǎo)電膠層設(shè)置在所述金屬層上。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬層是通過(guò)電化學(xué)沉積法或化學(xué)沉積法或電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法或脈沖激光沉積法設(shè)于所述碳納米管薄膜層的表面上。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬層的材質(zhì)為金或銀或銅或鎳或鈷或鐵。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述碳納米管薄膜層的厚度為0.1～100um。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型采用碳納米管薄膜作為基礎(chǔ)導(dǎo)電材料，將金屬包覆在碳納米管薄膜表面作為導(dǎo)電體，然后再在金屬表面貼上背膠形成一種柔性可貼的面狀導(dǎo)電材料，該材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：柔性好，耐彎折，接觸電阻穩(wěn)定性好；導(dǎo)電性好，貼上背膠后的電阻率在10^-5Ω·cm以上，導(dǎo)熱性能優(yōu)良；粘結(jié)的力學(xué)性能好。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中制備基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中碳納米管薄膜層與金屬層復(fù)合的掃描電鏡照片；

圖3是本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的能譜圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空間相對(duì)位置的術(shù)語(yǔ)是出于便于說(shuō)明的目的來(lái)描述如附圖中所示的一個(gè)單元或特征相對(duì)于另一個(gè)單元或特征的關(guān)系?？臻g相對(duì)位置的術(shù)語(yǔ)可以旨在包括設(shè)備在使用或工作中除了圖中所示方位以外的不同方位。例如，如果將圖中的設(shè)備翻轉(zhuǎn)，則被描述為位于其他單元或特征“下方”或“之下”的單元將位于其他單元或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下方”可以囊括上方和下方這兩種方位。設(shè)備可以以其他方式被定向(旋轉(zhuǎn)90度或其他朝向)，并相應(yīng)地解釋本文使用的與空間相關(guān)的描述語(yǔ)。

參圖1所示為本實(shí)用新型一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的一較佳實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)10包括彼此復(fù)合的碳納米管薄膜層11、金屬層12及導(dǎo)電膠層13，其中，金屬層12至少設(shè)于碳納米管薄膜層11的一個(gè)表面上，導(dǎo)電膠層13設(shè)置在金屬層12上。

碳納米管薄膜層11為片狀，其經(jīng)過(guò)海綿態(tài)碳納米管的收集和碳納米管致密化兩個(gè)步驟制備完成。碳納米管采用浮動(dòng)催化化學(xué)氣相沉積的方法制備，然后通過(guò)自制的收集設(shè)備將碳納米管收集在一個(gè)滾筒上，形成海綿態(tài)碳納米管聚集體，最后通過(guò)后處理工藝對(duì)海綿態(tài)碳納米管聚集體進(jìn)行致密化得到柔性碳納米管薄膜，其厚度為0.1～100um，寬度可以依據(jù)實(shí)際需求調(diào)控。并且，由于海綿態(tài)碳納米管的收集和碳納米管致密化為本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，故在此對(duì)這兩個(gè)步驟不再詳述。

金屬層12是通過(guò)電化學(xué)沉積法或化學(xué)沉積法或電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法或脈沖激光沉積法設(shè)于碳納米管薄膜層11的表面上。

導(dǎo)電膠可通過(guò)涂覆的方法在金屬層12上形成導(dǎo)電膠層13，導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性能的膠黏劑，它通常以基體樹(shù)脂和導(dǎo)電填料即導(dǎo)電粒子為主要組成成分，通過(guò)基體樹(shù)脂的粘接作用把導(dǎo)電粒子結(jié)合在一起，形成導(dǎo)電通路，實(shí)現(xiàn)被粘材料的導(dǎo)電連接。導(dǎo)電膠可以是市售品。

為了更好的闡述本發(fā)明，以下提供一制備基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例。

由于碳納米管薄膜自身具有一定的導(dǎo)電性能，因此在本實(shí)施例中采用電化學(xué)方法直接在碳納米管薄膜層11的表面沉積金屬可以實(shí)現(xiàn)柔性高導(dǎo)電體，具體的操作步驟如下：

S1、采用浮動(dòng)催化化學(xué)氣相沉積的方法制備碳納米管，然后通過(guò)自制的收集設(shè)備將碳納米管收集在一個(gè)滾筒上，形成海綿態(tài)碳納米管聚集體，最后通過(guò)后處理工藝對(duì)海綿態(tài)碳納米管聚集體進(jìn)行致密化得到柔性碳納米管薄膜。

S2、脫脂：利用表面活性劑的乳化作用，去除碳納米管薄膜的非皂化性油脂；利用熱堿溶液對(duì)油脂的皂化和乳化作用，去除碳納米管薄膜皂化性油脂，最終去除碳納米管薄膜表面的臟污、油脂等。

S3、金屬化：在直流電的作用下，電解液中的金屬離子被還原，并沉積到碳納米管薄膜表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過(guò)程。

陰極材料：碳納米管薄膜；

陽(yáng)極材料：如果陽(yáng)極具有可溶性，則為預(yù)鍍金屬；如果陽(yáng)極為不可溶性，則為貴金屬(如白金，氧化銥等)；

電解溶液：含有預(yù)鍍金屬離子的溶液，其主金屬離子的濃度50～150g/L，K⁺濃度為150～300g/L，Na⁺的濃度為5～16g/L，NO^3-的濃度為4～20g/L，檸檬酸根離子的濃度為6～16g/L，表面活性劑為溶液不起泡為準(zhǔn)。

通電，使得在碳納米管薄膜表面形成金屬層(參圖2-圖3)。

S4、熱處理：表面沉積金屬的碳納米管薄膜具有一定的內(nèi)應(yīng)力，采用高溫?zé)崽幚矸绞较?nèi)用力，使金屬層更加致密化，熱處理在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行，溫度為150～400℃。

S5、導(dǎo)電膠貼附：將導(dǎo)電膠涂覆在金屬層表面。

以下是基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的性能測(cè)試結(jié)果(以金屬銅沉積在碳納米管薄膜表面為例)：

1、電導(dǎo)率及抗彎折

2、環(huán)境條件測(cè)試(高低溫測(cè)試-25℃～100℃)

將基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)放入100℃的水中煮30min，然后在-25℃環(huán)境下放置5min，如此重復(fù)3次，外觀：用放大鏡觀察其表面，無(wú)鼓泡，起皮等現(xiàn)象，因此可知表面結(jié)合力良好。

烘干后電阻變化：再次采用直流電源測(cè)試其電阻變化：ΔR＝Rfinal-Rinitial電阻變化≤10％。

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本實(shí)用新型的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：柔性好、耐彎折、接觸電阻穩(wěn)定性好；導(dǎo)電性好，貼上背膠后的電阻率在10^-5～10^-6Ω·cm以上，導(dǎo)熱性能優(yōu)良；粘結(jié)的力學(xué)性能好。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。